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模块化区块链:乐高积木的梦想,还是集成的噩梦?

模块化区块链承诺提供灵活的架构分层、更廉价的 rollup 以及更卓越的扩展能力,但每一个跨链桥和外部依赖都会带来新的风险。

发布于 Netts 团队 阅读约 14 分钟

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模块化区块链:乐高积木的梦想,还是集成的噩梦?
目录
  1. 铠甲难题
  2. 用户体验难题
  3. 是权衡,而非救赎
  4. 值得还是不值得?

“模块化”是一个听起来格外美妙的词。它让人联想到乐高积木、组织严密的软件库,或是装在盒子里、附带一袋螺丝的组装家具。相比于每个齿轮都焊死在一起的庞大而不可撼动的机械结构,模块化意味着灵活性、现代感以及某种程度上的优雅。正因如此,这个词在加密货币营销中如鱼得水。在人们的想象中,模块化区块链应当能够自然而然地拼装在一起——执行层在这,结算层在那,数据可用性层在底部,再加上一个跨链桥和一些零知识证明加密,整套系统瞬间就比单体架构更具效率。

任何尝试过组装模块化产品的人都知道,这种美好往往伴随着谎言。如果你换用的一套乐高积木不如原本的结实,结果可能会令人大失所望。现在想象一下,把塑料积木和螺丝换成结算假设、rollup 框架、跨链桥合约、数据可用性委员会、治理代币、投资人时间表、外部审计,以及 5000 行因为上线窗口迫在眉睫而根本无人审阅的由大语言模型生成的代码。

如果设计得当,一切都会很美好。这句老生常谈正是模块化区块链设计的核心所在。它并非什么神奇魔法,本身也不能解决问题;它只是表明复杂度可以被转移和重新分配。至于这种全新的、分布式的复杂度是否可控,完全取决于实现者。一个组织良好的模块化系统可以圈定特定领域,并以远超单体系统的水准完成任务。但如果在设计时忽视了这一点,它也可能产生极其可怕的攻击面。

模块化区块链之所以引人注目,是因为设计传统区块链系统的旧模式遇到了一系列瓶颈。单体区块链将结算层、执行环境、共识机制和数据可用性层全部糅合进一个高度集成的系统中。这就如同中世纪城堡的设计——简单、优雅,所有的防御力量都集中在一处,但建造和维护的成本极为高昂。

结算、执行、共识和数据可用性都至关重要,但它们对区块空间的争夺往往导致链上想要进行结算的应用几乎没有施展空间。用户不得不为开发者无法兼顾的优先级买单,而开发者则被迫在各种限制下妥协,无法构建出他们所构想的应用层。这就是模块化区块链设计极具吸引力的原因——它承诺将这些功能解耦,让专门的分层比通用型区块链更高效地履行各自的职责。

模块化区块链:乐高积木的梦想,还是集成的噩梦?

以太坊以 Rollup 为中心的升级是这种方案最突出的范例:以太坊主网提供结算和安全性,而执行环境则以各种 rollup 的形式单独展开。近期引入 blobspace 的 Dencun 升级也是另一个例子——它让 rollup 发布数据的成本大幅降低,进而降低了用户使用这些 rollup 应用程序的费用。

Celestia 是一个实验性的模块化区块链协议,同样旨在提供独立于执行环境的结算层。它在许多方面与以太坊相似,但力求更通用、更轻量化——执行层 rollup 可以使用其数据可用性层,而无需采用以太坊的结算与共识机制。Celestia 采用数据可用性采样(DAS),允许轻节点在不下载整条链的情况下验证数据是否被正确发布。围绕它构建的整个生态系统也是模块化的——rollup 框架、数据发布层以及其他基础设施工具各自独立构建,但能与底层链互操作。市场需求确实存在,但对于 Celestia 以及许多其他模块化区块链而言,现在仍处于非常早期的阶段。

EigenDA 是构建在 EigenLayer 上的数据可用性层,它允许基于以太坊的 rollup 利用 EigenDA 再质押的以太坊安全性,而无需自行维护专门的数据可用性链。由前 Polygon 项目演变而来的独立数据可用性层 Avail 则是另一个竞争对手,它承诺通过轻客户端验证和互操作性提供与链无关的数据可用性。这些都是极具吸引力的构想,旨在将数据可用性从结算和执行中剥离出来,让 rollup 变得更轻量、更专业化。

模块化区块链:乐高积木的梦想,还是集成的噩梦?

对于开发者来说,模块化区块链的吸引力显而易见。他们不必从零开始构建一切,而是可以使用特定的框架或一系列成熟的模块化组件来搭建自己的链。OP Stack、Arbitrum Orbit、ZK Stack、Polygon CDK、Agglayer CDK、Rollkit 以及各种 rollup 即服务(RaaS)产品,都允许开发者在依托成熟安全假设的同时,构建自己心仪的执行环境。团队无需推出一个包含验证节点、跨链桥、共识机制和一整套智能合约的完整结算层,只需部署一个带有可信初始设置的 optimistic rollup 或 zk-rollup,在几周内便能大功告成。在数据可用性层方面,rollup 也无需自建,只需通过 EigenDA、Celestia 在以太坊或其他链上租用空间即可。

但对用户而言,这些好处就显得更为隐晦。虽然基于 rollup 的低费率应用聊胜于无,但模块化区块链的真正价值在于专业化分工。结算层和数据可用性层可以针对简洁性与安全性进行极致优化,执行层 rollup 可以使用其所选框架提供的完善工具,而专为特定应用打造的应用链(app-chains)则可以提供比通用链更便宜的交易费用和更优质的交互体验。这些目前在很大程度上仍停留在理论层面,但它为开发者和用户带来的诱人前景,同时也是一种威胁——一种对单体区块链主导地位的威胁。

铠甲难题

当模块化从架构演变为一种盲目跟风的潮流时,麻烦便随之而来。仅仅因为系统架构图里的方框更多,并不意味着系统就更加安全。方框之间的每一个边界都必须建立在特定的假设之上:层与层之间的每条消息都必须经过核对,每个跨链桥都必须设计信任模型,每个定序器都必须进行活性检查,每个数据可用性层都要经过诚实验证或操作员扫描,每条升级路径都要受制于治理,而每一个外部依赖项都可能在应用程序声称安全无虞时发生故障。

模块化区块链:乐高积木的梦想,还是集成的噩梦?

加密黑客早就发现,攻击一个系统最有效的地方很少是其核心,而是它的外围附属部分:跨链桥、预言机、验证节点集、升级密钥、链下签名者,或是无人以为重要的微型辅助合约。看看 Ronin 灾难性的验证节点密钥泄露、Wormhole 的封装资产伪造漏洞,或是 Nomad 跨链桥提款漏洞——这些事件导致了数以十亿计的资产被盗。在系统设计中,每一处的单点成本看似都降到了最低,但破坏恰恰发生在安全性最薄弱的环节:链条上最脆弱的那一环。

这正是中世纪铠甲所面临的困境。锁子甲、板甲、皮革、衬垫以及其他各种防护形式曾经被拼凑在一起,以在保证基本安全的同时赋予士兵最大的活动自由。每一层都可以更换、升级、修补——但不同护甲之间的接合处始终是薄弱点,极易被有备而来的敌人所利用。彻底击溃重装骑兵的往往不是最薄弱的那截链环,而是他们的腰带、腋下、面甲缝隙、腹股沟、膝盖和手肘——这些地方并非为了抵御长矛而设计,却成了必然被攻破的突破口。

后来铠甲设计的演进试图通过增强整套防护的整体性来减少这些薄弱点:胸甲、全封闭头盔、更具策略性的护板以及关节加固。旧的方式本身并没有错,但敌人并不愚蠢,他们不再只盯着骑士的腰带攻击。一个模块化系统的强度取决于其最薄弱的依赖项,而此类依赖项越多,其中某一个发生故障的概率就越高。

这正是衡量模块化区块链所必须遵循的标准。当每一层的构建都能抵御整个系统面临的威胁时,模块化设计大有裨益;但当其各个独立构件沦为系统安全性的“最低公分母”时,它将变得极其危险。当有人正在试探攻击你的定序器时,你绝不会希望被提醒:你的数据层或结算链仅仅依赖一个多签合约或第三方节点运营商。

这并不意味着单体链在默认情况下就优于模块化链。单一集成的区块链同样具有自身的风险、攻击途径、性能瓶颈和故障点——Solana、Ethereum、Bitcoin 以及其他庞大生态系统中不断增加的安全挑战就是最好的证明。然而,单体架构呈现出的攻击与防御面更为纯粹,其整体风险通常低于替代方案。与之相对,模块化技术栈固然能带来更强的可扩展性、灵活性与实验空间,但这却是以成倍增加的复杂度和背负更多信任假设为代价的。

用户体验难题

模块化方案的弱点往往直接体现在用户体验上。如果执行层运转正常但数据层不可用,或者定序器暂停但结算链依然活跃,抑或跨链桥因突发事件被临时关闭,用户该如何知晓?用户本就不熟悉结算层和执行层之间的差异,更不可能理解不同数据可用性设计之间的微妙区别及其对系统活性的影响。对他们而言,结论只有一个:区块链宕机了。

Rollup 宕机是这一问题最典型的体现。Base 作为最受欢迎的以太坊 Layer 2 之一,曾因定序器故障转移问题导致整条链暂停运行了 33 分钟。对用户来说幸运的是,在事故期间他们的资金并没有真正面临无法提取的风险,但这仍然是一个发人深省的教训。整个以太坊生态都建立在以太坊结算层安全性的基石之上,但这并不意味着特定于 rollup 的宕机绝不会发生。

模块化区块链:乐高积木的梦想,还是集成的噩梦?

另一个例子是近期在 Velocore 遭黑客攻击后发生的 Linea 定序器停机事件。在攻击发生后,Linea 团队主动实施了暂停操作以阻止用户资金被提走。尽管在当时的情况下这无疑是两害相权取其轻的决定,但它暴露了模块化设计潜在的用户体验风险。这次暂停意味着 Linea 的以太坊兼容链用户无法访问自己的资产,即便这些资产受以太坊底层保障。这也残酷地提醒了人们:许多 rollup 对其链仍然保留着中心化或半中心化的控制权。

当前,rollup 领域正呈现出各种数据可用性选项爆发式增长的态势。各大模块化区块链为用户提供了丰富的选择:从 RaaS 提供商、Celestia DA、EigenDA、Avail,到以太坊 blobspace 等等。Base、Arbitrum Nova、Linea、Scroll 等链构建在现有的以太坊结算链之上,并利用其数据可用性方案;与此同时,Optimism 也着手推出自己的 Superchain,旨在将多条 OP 链统一在一个共享结算层之下。

在这些选项之间做出抉择向来不易,且通常必须深入考量技术细节。而在实际操作中,绝大多数用户只希望他们的交易既便宜又快速。他们不想去操心 blob 和 calldata 的区别,也不关心 Layer 2 链与其在 Layer 1 上的结算方式。在加密领域的用户体验中,“模块化”往往等同于“廉价”,而这一标签吸引着极其庞大的受众群体。

另一方面,每一条构建在其他链之上的区块链都会引入额外风险。以太坊跨链桥在今年频频成为黑客攻击的目标,合理推断,与 rollup 相关的特有问题也将接踵而至。用户的资金与结算层之间相隔的层级越多,可能同时出错的环节就越多。尽管 rollup 宕机的威胁模型可能不及跨链桥严重,但在用户体验设计上却绝非如此。那些分不清 Ethereum、Arbitrum Nova、Linea 还是 Base 之间差异的普通用户,在其中一条链“出于安全原因暂停”时同样会感到手足无措。

面对模块化设计复杂性的绝非只有普通用户。智能合约的安全性本就极具挑战,而审计一套模块化技术栈更是难如登天。审计人员不仅要审查目标合约,还必须通盘考虑构成系统的所有额外代码、假设、依赖项和工具。这些元素中的任何一个都可能以意想不到的方式出现故障,而且它们之间的交互逻辑极少能凭直觉判断。攻击者只需在系统中的某一个智能合约里发现一处漏洞,或在某座跨链桥上找到一个薄弱点,就能得手。

行业应对这一挑战的对策显而易见——更严格的规范、更出色的工具、更完善的设计。采用轻客户端验证的更优跨链桥、零知识证明和门限签名、速率限制与熔断机制、去中心化定序器与结算链、形式化验证与监控,以及向困惑的终端用户解释一切的面向用户的交互界面。模块化领域核心的张力正在推动全方位的创新,从最底层的技术架构一直延伸至最顶层应用。

是权衡,而非救赎

软件本质上就是权衡的艺术。有些权衡显而易见,有些则深埋在文档和晦涩的技术条款之中。该领域的每一项重大创新都伴随着权衡,正如构成以太坊 EVM 的各项折衷妥协一样。模块化区块链亦是如此,它在承诺灵活性与可实验性的同时,并未免除额外复杂性带来的负担。模块化链用单链系统相对的技术简洁性换取了优化的契机;用轻松的安全保证换取了扩大的攻击面;用单一结算层的拥堵换取了维护多层安全性的组织开销;用开发者的自由换取去中心化,并用巨大的潜力换取了更沉重的责任。

模块化区块链:乐高积木的梦想,还是集成的噩梦?

对某些团队而言,这使模块化成为显而易见的选择。出于性能或经济层面的考量,有些应用专属链如果无需与其它应用共享结算层,确实能够获益匪浅。无论是游戏、有状态应用、专业 DeFi 协议,还是企业级区块链与测试环境,都能够充分利用模块化方案带来的灵活性。对于那些需要从零构建的完整生态系统,一个数据成本更低、处理速度更快的 rollup 也是一个良好的开端。

但对于另一些团队来说,这种权衡的吸引力就要大打折扣。如果项目根本不需要自己的链,那么启动一条新链就毫无意义。如果团队对构建跨链桥缺乏信心,就应当果断放弃。如果一个机构甚至无法向自己的用户阐明模块化设计的风险,它就绝不可能有能力保护好客户。如果去中心化永远只是一个“未来的期许”,那么这个项目就根本未曾准备好上线。模块化链的安全性完全取决于其最薄弱的一环,如果这一环仅仅是“对未来升级的承诺”,那就到了该重新审视设计的时候了。

中世纪铠甲的教训在此同样适用——模块化铠甲本身并不逊色于任何其他类型。然而,设计拙劣的模块化铠甲往往极易被识破,因为它常常将人体的关键部位暴露在外。模块化区块链也是如此——如果系统的每一层都仅仅达到最低标准、脆弱不堪或未经检验,那么所谓“统一安全性”的承诺就只是一句空话。

最出色的模块化区块链能够正视这一现实,并尽可能将这些风险降至最低。它们明白,真正安全的设计会将复杂性隐藏在出色的接口之后,就像优质的铠甲在远处根本难以看出拼接痕迹一样。它们收紧假设与信任边界,严格限制攻击面,并在可能的情况下充分利用现有的安全基础设施:定序机制去中心化、结算链历经实战检验、跨链桥经过轻客户端验证、智能合约完成形式化验证。每一处额外层级的增加,都必须建立在其具备明确功用的基础之上。

反之,最糟糕的模块化区块链往往金玉其外,败絮其中。它们将自身的不安全性隐藏在含糊其辞的保证、“多层架构”的营销话术以及对“灵活性”的承诺之下。它们不断叠加复杂度却未能降低整体风险,为了追求速度和规模而牺牲安全性。构建在另一条链之上的区块链本身并不一定劣于独立链,但如果其背后的团队连具体原因都无法清晰阐明,它就必定更加危险。如果一个项目最脆弱的环节是其承诺“有朝一日”实现去中心化,那么整个系统都将岌岌可危。

值得还是不值得?

模块化区块链为开发者带来了难以估量的机遇。如果运用得当,其优势难以否认——更高的灵活性与可实验性、更低的成本以及更简化的审计流程。毫无疑问,单体与模块化方案之间的张力将在未来数年内继续定义整个行业,因为双方都在竭力放大自身架构的优势并尽量弥补劣势。然而,这些机遇最终能否真正落地,完全取决于各个团队的投入度与技术实力。

模块化无疑具有独特的魅力。能够完全利用现成组件构建整个生态系统,这一前景具有无可抗拒的诱惑力。它可以加速开发进程、降低准入门槛,并提供丰富多样的实验选项。以太坊的 optimistic rollup 已经证明了该路线的可行性,而更广泛的生态系统目前正见证着一场创新的井喷。

Celestia 和 EigenDA,连同 Avail 以及以太坊 blobspace,都将为使用它们的 rollup 链带来更高的数据可用性灵活性。OP Stack、Arbitrum Orbit、Polygon 的 CDK 与 Agglayer、Linea 对 Optimism 的分叉等等,都在致力于为独立的开发者和团队降低技术门槛,让他们能够轻松启动属于自己的以太坊兼容链。随着多链未来的技术可行性变得愈发明确,整个领域正迈入一个激动人心的发展阶段。

然而,同样的势头也在其他方向滋生着乐观情绪。对于某些项目而言,单体架构的吸引力同样难以忽视。集成链具备与生俱来的优势,它能提供更高的简洁性与安全性,并且更有利于长期可持续发展。这类平台的用户不太容易被模块化设计的技术细节所困扰或产生挫败感。相较于一个虽然成本更低、处理更快但整体风险更高的生态系统,一个单一、可靠且高性能的环境往往更受青睐。即便在以太坊开发者群体中,坚守“主网”也常常被视为最稳妥的途径。

模块化区块链:乐高积木的梦想,还是集成的噩梦?

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